WO1999015355A1 - Controller of electric car - Google Patents

Description

明 細 書

電気車の制御装置 技術分野

本発明は、 ベタ トル制御を用いたィンバ一タにより電動機を駆動する 電気車の制御装置に係り、 特に車輪と軌道面間に発生する空転， 滑走を 検知して再粘着させるためのトルク制御を行う電気車の制御装置に関す る。 背景技術

従来の技術として、 電気車の車輪の空転， 滑走を検知して電動機の発 生トルクを絞り再粘着制御を行う方法が例えば特開平 4一 197004 号公報 に記載されている。 また車輪が再粘着したことを検知する方法が特開平 4一 69003号公報に記載されている。 さらに鉄道車両用電気車を駆動する 電動機をインバータのベク トル制御によって駆動する技術が特開平 5— 83976 号公報に記載されている。

ここで、 上記特開平 4— 197004 号公報に記載された従来の再粘着制御 において、 空転検知方法は誘導電動機のロータ周波数（車輪速度に比例） の時間変化率 （微分値） が一定値の検出レベルを越えたかどうかで認識 しており、 空転が認識された期間だけ電動機トルクを絞る制御を行う。 しかし、 微分値が所定の値より小さくなると空転の認識が解除され、 実 際に車輪が再粘着したかどうかに関係なく電動機トルクを戻す制御にな るので、 車輪が再粘着していなかった場合にはすぐに再空転してしまい、 空転現象が頻繁に繰り返し発生するという問題がある。

そして、 上記特開平 4一 69003号公報には、 再粘着を検出して トルクを 制御することが記載されており、 その再粘着の検出方法を第 1 0図を用 いて説明する。 それは時刻 t 1 で空転を検知したあと、 時刻 t 2におい てロータ周波数 f r (車輪速度に比例） の 2回微分値 f r〃 （軸ジャー ク値） が所定の値 L e を超えたことで再粘着を検知している。

しかしながら、 2回微分値 f r〃 による検知では次のような問題が考 えられる。 まず、 第 1 1 図で示すように再粘着の際に車輪速度が挙動す ると、 車輪速度の 2回微分値 f r " が所定値 L e を超えず、 時刻 t 2で 再粘着しているにも関わらず再粘着が検知できずに トルクをいつまでも 絞り込み電気車として加速力が低下するという問題がある。 また、 第 1 2図で示すように一旦収束に向かいかけた空転が時刻 t 1 _aで再度発 展し始めるような場合、 時刻 t 1 aで 2回微分値 f r " が所定値 L e を 超えてしまい誤った再粘着の検知でいつまでも空転が収まらないという 問題がある。

尚、 これらの問題は滑走が発生した場合にも同様に起こりうる。 この ように従来の技術では空転や滑走の状況によっては、 再粘着を検知でき なかつたり誤検知してしまうという課題がある。

また、 近年、 電気車を駆動する誘導電動機の制御装置として、 上記特 開平 5— 83976号公報記載のようなべク トル制御のィンバータが用いられ るようになってきているが、 再粘着制御としてべク トル制御の持つ性能 を活かした技術はこれまでには見当たらない。

本発明の目的は、 べク トル制御の高速トルク応答を活かして物理的な 粘着限界までトルクを有効活用し、 粘着係数の低い状況においても可能 な限り電気車の加減速度を高くすることができる電気車の制御装置を提 供することにある。 発明の開示

本発明は、 電動機の一次電流を励磁電流成分と トルク電流成分に分け それぞれに相当する各指令値に基づき制御するベク トル制御インバ一タ により、 電気車の車輪を駆動する電動機を制御する電気車の制御装置に おいて、 前記車輪速度 （それに比例する電動機のロータ周波数も含む） を検出する手段と、 該検出の車輪速度の微分値 （時間変化率） に基づい て車輪の空転， 滑走を検知する手段と、 前記検出の車輪速度の微分値及 び 2回微分値に基づいて車輪が再粘着したことを検知する手段と、 前記 両検知手段に応じて前記トルク電流成分指令値を調整する手段とを備え ることを特徴とする。

これによれば、 電気車が加速しているときに車輪速度の微分値が所定 値を超えたら空転とみなし トルク電流を絞る制御が行われ、 その結果空 転速度が収ま り再粘着すると再び車輪は加速を始める。 この再粘着点は、 車輪速度の微分値が負になり、 かつ 2回微分値が正となる点より見つけ られる。 これによって車輪の空転が確実に収束方向に向かい再粘着して 再び加速を始めたことがわかる。 再粘着するまではトルク電流を絞り続 け、 再粘着したことを確実に検知することにより再粘着後に トルク電流 を速やかに戻しても再空転する可能性は低く、 その分トルクを速やかに 大きくすることができ、 電気車の加速を高くすることができる。

また空転が発生して再粘着検知する前でも、 車輪速度の微分値が小さ くなってきた場合には空転が収束しつつあるのでトルク電流を絞る量を 小さく して行くことにより トルクの減少量を小さくすることができ、 そ の分加速を高くすることができる。 電気車が減速しているときに滑走が 起こった場合についても空転の場合と検知レベルの符号が違うだけで原 理は全く同じである。 このように車輪を駆動する電動機をべク トル制御すると電動機の一次 電流における トルク電流成分が独立に調整でき、 そのトルク電流の制御 として影響するのは電動機の漏れィ ンピーダンスに関係するのみであり , その時定数は小さく制御応答が速いという特徴を有している。 したがつ て、 このベク トル制御のもとで、 本発明の再粘着制御を行えば当然応答 の速い再粘着性能が得られることになり、 物理的な粘着限界までトルク を有効に活用できる。 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明の一実施例を示す制御装置のブロック図である。 第 2図は、 第 1 図における空転 · 滑走検知器 2の詳細構成図である。 第 3 図は、 第 1 図における再粘着検知器 3の詳細構成図である。 第 4図は、 第 1 図における トルク電流制御器 6の詳細構成図である。 第 5図は、 第 1 図における微分器 4の詳細構成図である。 第 5図〜第 8図は、 本発明 の動作を説明する図である。 第 9図は、 本発明の第 2の実施例を示す制 御装置のブロック図である。 第 1 0図〜第 1 2図は従来技術における動 作を説明する図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の一実施例を図を用いて説明する。 第 1 図は、 直流電力 をべク トル制御ィンバ一タによリ交流電力に変換し誘導電動機を駆動す る電気車の制御装置における制御構成の概要をプロック図で示している。 なお、 同図の各ブロックは発明の説明を分かリ易くするために装置名で 表現しているカ^ 必要に応じてマイクロコンピュータによるソフ トゥェ ァでその機能を処理するものでもよい。 第 1 図において、 電流指令演算器 5 6には、 運転台 5 4から出力され るカ行指令 P又はブレーキ指令 B及び誘導電動機 6 0に連動した回転速 度検出器 7から得られるロータ周波数 f rの信号 8が入力され、 励磁電 流指令 I d と トルク電流パターン I q pが生成される。 減算器 1 1 6で は、 この I q pと空転 · 滑走制御器 1 から得られる トルク電流制御量 Δ I q pの差より トルク電流指令 I qが演算される。 べク トル制御演算 器 5 7には、 この I qとロータ周波数 f rと電流検出器 6 1， 6 2， 6 3から得られる電動機電流検出値 i u , i v , i wが入力され、 イン バータからの出力電圧の電圧指令が生成される。 P W M信号演算器 5 8 では、 この電圧指令と図示しない三角波の搬送波との比較により P W M 信号が生成され、 これがゲー ト信号として出力される。 P WMインバー タ 5 9ではこのゲー 卜信号により主回路を構成するスィツチング素子を 動作させ、 直流電源 5 2からフィルタコンデンサ 5 3 を介して得られる 直流電力が三相交流電力に変換され、 その電力は誘導電動機 6 0に供給 される。

なお、 図示していないが電気車の車輪は上記誘導電動機で駆動される ようになつており、 車輪速度と誘導電動機の回転速度は比例関係にある。 また、 上記演算器 5 6， 5 7， 5 8 と P WMインバ一タ 5 9の詳細な構 成， 動作は上記特開平 5— 83976号公報に詳細に記載されているのでここ では省略する。 本発明はこのような構成のべク トル制御 P WMィンバ一 タで駆動する電気車の制御を前提としている。

次に、 第 1 図において発明部となる空転 · 滑走制御器 1 の構成につい て説明し、 詳細には第 2図〜第 5図より説明する。 同制御器 1 は、 微分 器 4， 空転 · 滑走検知器 2， 再粘着検知器 3， トルク電流制御器 6から 構成される。 微分器 4では、 回転速度検出器 7より得られるロータ周波 数 f rの信号 8の時間変化率である微分値 f r ' と更にそれの時間変化 率である 2回微分値 f r〃 が演算される。 空転 · 滑走検知器 2では、 微 分値 f r ' の信号 2 4に基づき、 運転台 5 4よリ出力されるカ行指令 ブレーキ指令 Bより空転と滑走を検知しその検知信号 2 1 が出力される < 再粘着検知器 3では、 空転 · 滑走検知信号 2 1 , 運転台 5 4からの P， B指令信号 2 3， 微分器 4からの f r ' ， f r〃 信号 2 4， 2 5に基づき 車輪とレールの再粘着を検知しその検知信号 2 2が出力される。 トルク 電流制御器 6では、 空転 · 滑走検知信号 2 1 ， 再粘着検知信号 2 2， 電 流指令演算器 5 6からのトルク電流パターン I q pの信号 2 7， f r ' 信号 2 4に基づき トルク電流制御量 Δ I q pが演算される。

第 2図は、 空転 · 滑走検知器 2の具体的な構成例を示す。 同検知器は、 比較器 6 8 , 6 9 と切換器 8 2から構成される。 微分値 f ν ' の信号 2 4は比較器 6 8， 6 9にそれぞれ入力され、 比較器 6 8では微分値 f r ' が所定値よりも大の時 " 1 " が出力され、 比較器 6 9では微分値 f r ' が所定値よりも小の時 " 1 " が出力される。 切換器 8 2では運転 台 5 4からの指令信号 2 3に基づき、 カ行指令 Pが出力されている時は P側に切り換わり比較器 6 8の出力が空転 · 滑走検知信号 2 1 として出 力され、 ブレーキ指令 Bが出力されている時は B側に切リ換わり比較器 6 9の出力が空転 · 滑走検知信号 2 1 として出力される。 ここで通常は、 比較器 6 8の検知レベルは最大加速度の 1 . 5 〜2倍程度 （正の値） に、 比較器 6 9の検知レベルは最大減速度の 1 . 5 〜 2倍程度（負の値）に設 定される。 これにより、 空転が発生した際はロータ周波数 f rの微分値 f r ' が上昇し、 滑走が発生した際はロータ周波数 f rの微分値 f r ' が下降するので空転及び滑走が検知できる。

第 3図は、 再粘着検知器 3の具体的な構成例を示す。 同検知器は、 比 較器 6 4〜6 7 と論理積回路 1 0 1， 1 0 2 と切換器 8 1 と論理和回路 1 1 1及びタイマ一 8 0から構成される。 先ず、 空転後の再粘着の検知 として、 比較器 6 4に微分値 f r ' の信号 2 4が、 比較器 6 5に 2回微 分値 f r〃 の信号 2 5が入力される。 ここで比較器 6 4では f r ' 信号 2 4が所定値よりも小の時 " 1 " が出力され、 比較器 6 5では f r〃 信 号 2 5が所定値よリ大の時 " 1 " が出力されるよう設定されている。 論 理積回路 1 0 1 では両者比較器の論理積を取りその結果より空転後に再 粘着したかどうかの信号が出力される。 即ち、 空転が発生し再粘着する 際はロータ周波数 f rの微分値 f r ' が負で且つ ί' rの 2回微分値む" が正となる条件が成立することによるものである。

一方、 滑走後の再粘着の検知として、 比較器 6 6に微分値 f r ' の信 号 2 4が、 比較器 6 7に 2回微分値 f r〃 の信号 2 5が入力される。 こ こで比較器 6 6では f r ' 信号 2 4が所定値よりも犬の時 " 1 " が出力 され、 比較器 6 7では f r〃 信号 2 5が所定値より小の時 " 1 " が出力 されるよう設定されている。 論理積回路 1 0 2では両者比較器の論理積 を取りその結果よリ滑走後に再粘着したかどうかの信号が出力される。 即ち、 滑走が発生し再粘着する際はロータ周波数 f rの微分値 f r ' が 正で且つ f ての 2回微分値 f r " が負となる条件が成立することによる ものである。

切換器 8 1では、 運転台からの指令 2 3に基づきカ行指令 Pで P側、 ブレーキ指令 Bで B側に切リ換え、 カ行中には論理積回路 1 0 1 の出力 が、 ブレーキ中には論理積回路 1 0 2の出力が論理和回路 1 1 1 に入力 され、 空転， 滑走後の再粘着検知信号 2 2が出力される。

なお、 論理和回路 1 1 1 のもう一方の入力としてタイマ一 8 0からの 出力が入力されておリ、 これはレールの継ぎ目やボイン 卜通過時などに 空転や滑走を誤検知した場合上記の方法では再粘着を検知できない場合 があるのでそれに対応するものである。 即ち、 再粘着を検知できないと 空転や滑走が発生していないにも関わらず誘導電動機のトルクを減少さ せ続けることになる。 そこで、 タイマ一 8 0に空転 * 滑走検知信号 2 1 と再粘着検知信号 2 2 を入力し、 空転又は滑走を検知してから所定時間 が経過しても再粘着の検知が無い場合には再粘着したと見なし、 タイマ 一 8 0より再粘着信号 3 0が論理和回路 1 1 1 より出力される。

第 4図は、 トルク電流制御器 6の具体的な構成と機能を示す。 フリツ プフロップ 4 4では、 空転♦ 滑走検知信号 2 1 が一旦 " 1 " となると再 粘着検知信号 2 2 " 1 " になるまで空転 · 滑走信号 2 9 " 1 " で保 持される。 空転 · 滑走信号 2 9が " 1 " の期間即ち空転又は滑走中は切 換器 8 3， 8 4は " 1 " 側に切り換えられ、 関数発生器 4 0はロータ周 波数の微分値 f r ' の信号 2 4に応じて所定の値を出力し減算器 1 1 3 に入力される。 この時切換器 8 4は " 1 " 側に切り換わっているため減 算器 1 1 3の差分入力値 1 0 5は " 0 " であり、 関数発生器 4 0の出力 値がそのままリミ ッタ付積分器 4 3に入力される。 リ ミッタ付積分器 4 3において、 加算器 1 1 2により関数発生器 4 0の出力値は保持器 4 7の出力値と加算され積分値を得る。 この積分値はリ ミッタ 4 2によ り " 0 " 以上でトルク電流パタ一ン I q p以下の値にリミツ 卜されトル ク電流制御量△ I q pとして出力される。 即ち、 空転 · 滑走検知信号 2 1 力 " 1 " となってから再粘着検知信号 2 2力 " 1 " となるまでの期 間△ I q pは増加し誘導電動機のトルクを減少させていく。 次に再粘着 検知信号 2 2が " 1 " となると空転 · 滑走信号 2 9は " 0 " となり切換 器 8 3， 8 4は " 0 " 側に切り換えられ、 トルク電流復帰量演算器 4 1 はトルク電流制御量 Δ I q pに応じて所定の値を出力し、 この値が減算 器 1 1 3に差分入力値 1 0 5 として入力される。 この時、 切換器 8 3は " 0 " 側に切り換わっているため減算器 1 1 3の和分入力値 1 0 4は " 0 " であり、 トルク電流復帰量演算器 4 1 の出力値が負の値としてリ ミッタ付積分器 4 3に入力される。 この結果、 加算器 1 1 2では保持器 4 7より得られる前回値 7 6から トルク電流復帰量演算器 4 '1 の出力値 を減算することで積分値を減少させていき、 リ ミッタ 4 2により " 0 " 以下にならないよう リ ミッ トし トルク電流制御量△ I q Pが出力される 尚、 関数発生器 4 0は f r ' の信号 2 4に関係なく一定値を出力するこ とも可能である。

第 5図は、 微分器 4の具体的な構成例を示す。 減算器 1 1 4ではその 時点のロータ周波数 f r と保持器 5 0による時刻 T 1秒前のロータ周波 数 f rの差分が演算され、 その出力を乗算器 9 9により 1 Z T 1倍して 1秒あたりのロータ周波数の変化量に換算し、 これをロータ周波数の微 分値 f r ' (ロータ周波数の時間変化率相当） の信号 2 4 として出力さ れる。 更に、 この f r ' の信号 2 4 と保持器 5 1 による時刻 T 2秒前の f v ' の差分が減算器 1 1 5で演算され、 これを乗算器 9 8により 1 Z T 2倍して 1秒あたりの ί r ' の変化量に換算し、 これをロータ周波数 の 2回微分値 f 1·〃 （ロータ周波数の時間変化率の変化率相当） の信号 2 5として出力される。

次に本発明の第 1 図の実施例における動作を空転発生時の場合につい て第 6図〜第 8図より説明する。 第 6図は第 4図における関数発生器 4 0がロータ周波数の微分値 f r ' に関係なく一定値を出力する場合の 動作例である。 同図において、 時刻 T 1 で空転が発生しロータ周波数 f rが急激に増加するとロータ周波数の微分値 f r ' が急上昇する。 f r ' が検知レベル 3 5 を超えると空転 ' 滑走検知信号 2 1が " 1 " と なり、 空転♦ 滑走信号 2 9は " 1 " で保持され時刻 T 2で空転 · 滑走検 知信号 2 1力 " 0 " となっても " 1 " のままとなる。 空転 ♦ 滑走信号 2 9 " 1 " の期間中第 4図における関数発生器 4 0は所定値を出力し、 減算器 1 1 3の和分入力値 1 04が一定値△ I q a 1 となるためトルク 電流制御量 Δ I q pは一定の傾きで増加し、 誘導電動機の トルクを減少 させて車輪とレールを再粘着に向かわせるよう作用する。 時刻 T 4で車 輪とレールが再粘着すると f r ' の信号 24は負から正へと移行し、 f r " の信号 2 5は正の値となる。 よって、 この時 f r ' が負で f r" が正となる条件が成立し、 再粘着検知信号 2 2が " 1 " となり、 空転 · 滑走信号 2 9は " 0 " となる。 空転 ' 滑走信号 2 9が " 0 " となると、 トルク電流復帰量演算器 4 1はトルク電流制御量△ I q Pに応じて出力 する。 第 6図ではトルク電流復帰量演算器 4 1の出力を Alqblから △ Iqb2へと切り換える場合のもので、 トルク電流制御量△ I q pは 2段 階で減少し、 誘導電動機のトルクを復帰させていく。 このように再粘着 を検知することで、 速やかに誘導電動機のトルクを復帰させることが可 能になるため、 誘導電動機のトルクを有効活用することが可能となる。 また、 第 7図の動作例は、 第 4図における関数発生器 4 0がロータ周 波数の微分値 f r' に応じた値を出力した場合の動作例であり、 時刻 丁 1〜丁 3の £ が正の期間は Alqalを出力し、 時刻 T 3〜T 4の . f r ' が負の期間は AIqa2 ( Δ Iqal > Δ Iqa2) を出力する。 この結果、 時刻 T 3以降トルク電流制御量 Δ I q pの増加は抑えられるが、 時刻

T 3では f r ' が正から負に変わっており、 これは空転が収束に向かつ ていることを示しているため、 空転の初期に比べて トルク電流制御量

Δ I q pの増加率を抑えても、 車輪とレールは再粘着に向かい時刻 T 4 で再粘着する。 このように f r' に応じて トルク電流制御量を変化させ 1 ·1 ることで、 空転が収束に向かい始めた時はトルク電流制御量△ I q pを 必要以上に増加させずに済み、 Δ I g pの積分値を最小限に抑えること が可能となるため、 第 6図の場合よりも更に誘導電動機の トルクの利用 率が大きくなる。 同図動作が得られるように設定すれば、 第 6図の場合 よりも Δ Ι q pの最大値を小さくできることから、 誘導電動機のトルク の変動を小さくでき乗り心地を改善することができる。

また、 第 8図は空転が一旦収束し始めた後、 再度発展し始めるような 場合の動作例である （これは従来技術の第 1 2図で挙げた空転状態に対 応する） 。 第 8図において、 一旦収ま りかけた空転が時刻 T 2 aで再度 拡大し始めた場合 f て " が正になるが、 第 3図で説明したように、 本発 明では空転時は f r ' が負で且つ f r〃 が正になつたことで再粘着を検 知しており、 時刻 T 2 aでは f r ' が正であるから誤って再粘着を検知 することはない。 本発明によれば、 このような空転の場合でも第 6図の 場合同様時刻 Τ 4で正しく再粘着を検知できる。

なお、 第 6図〜第 8図において図示していないが、 再粘着検知信号 2 2が " 1 " となり、 トルク電流制御量 Δ I q pを減少させ誘導電動機 のトルクを復帰していく過程で再度空転又は滑走が発生し空転 · 滑走信 号 2 1が " 1 " となった場合には、 その時点のトルク電流制御量△ I q を初期値として トルク電流制御量△ I q pを増加させていき、 再粘着 へと向かわせるように動作させる。

ところで、 第 1 図で示した本発明の一実施例では、 1 台の電動機を 1 台のィンバ一タで駆動する場合を示したが、 電気車 1 車両内の各車輪軸 に電動機が取り付けられ、 それら複数の電動機を 1台のィンバータで駆 動する場合がある。 第 9図は本発明の第 2の実施例を示し、 誘導電動機 を複数台制御する制御装置において本発明を実施した例である。 各誘導 電動機に接続された回転速度検出器より得られるロータ周波数 f r _t 〜 f r _n(n ： 誘導電動機の制御台数） を微分器 3 1〜3 3でそれぞれ微分 し、 ロータ周波数の微分値 f r 〜f r _n' を演算する。 選択器 7 7で は f r 〜 f r _η' の代表値を選択しこれを f r ' とする。 代表値とし ては、 例えばカ行中は最大値を選択しブレーキ中は最小値を選択するよ うにすれば、 一つの軸のみの空転及び滑走を検出することが可能となる _t 空転検出部 9， 滑走検出部 1 0では、 選択された f r ⁷ の信号 2 4が それぞれ入力され空転及び滑走を検知する。 ここでカ行中に空転が発生 した場合の動作について説明する。 空転検出部 9において f r ' の信号 2 4が所定値を超えると比較器 7 0で空転を検知し、 空転検知信号 106 が " 1 " となりフリップフロップ 7 8の出力である空転信号 2 6は

" 1 " で保持される。 この時切換器 8 5は P側になっているため切換器 8 5の出力は " 1 " となり， 切換器 8 3， 8 4は " 1 " 側を選択する。 切換器 8 6は P側を選択しているため f r ' の信号 2 4に応じた関数発 生器 3 8の出力値は切換器 8 6〜切換器 8 3 を経て減算器 1 1 3に入力 される。 以降は第 4図の場合と同様、 リ ミツタ付積分器 4 3で積分され トルク電流制御量△ I q pとして出力される。

車輪とレールが再粘着すると f r ' が負で f r〃 が正の条件が成立す るので、 比較器 7 1 の検知レベルを 0付近に設定しておくことで f r ' が負の時比較器 7 1 は " 1 " を出力する。 f r ' を微分器 3 4で微分し て得られた 2回微分値 f r〃 は比較器 7 2に入力され、 比較器 7 2の検 知レベルを 0付近に設定しておくことで、 f r〃 が正の時比較器 7 2は " 1 " を出力する。 よって再粘着した時は論理積回路 9 4の出力は

" 1 " となり、 この時比較器 7 0の出力は " 0 " であるから論理積回路 9 1の出力は " 1 " となり、 論理和回路 9 6の出力が " 1 " となって再 粘着検知信号 1 0 8は " 1 " となる。 よって、 空転信号 2 6は " 0 " と なり、 切換器 8 3， 8 4は " 0 " 側を選択し、 トルク電流復帰量演算器

3 6の出力値が減算器 1 1 3で食の値となり、 リ ミッタ付積分器 4 3に 入力され、 トルク電流制御量△ I q を減少させ誘導電動機のトルクを 復帰していく。 尚、 このトルクの復帰過程で再度空転が発生したら上記 の動作を繰り返し再粘着へ向かわせるよう作用させる。 また、 レールの 継ぎ目やポイント通過時等， 瞬間的に f r ' 2 4が大きな値となり比較 器 7 0の出力が一瞬 " 1 " になって空転信号 2 6 " 1 " で保持される 場合が考えられる。 しかし、 このように空転を誤検知した場合は、 その 後 f Γ ' が負で f て " が正となる再粘着の条件が成立しないことが有り 得、 このような誤検知の場合、 比較器 7 0の出力は直ちに " 0 " になり、 この時点で論理積回路 9 0の出力は " 1 " となるため、 オンディ レイ 8 8はカウントを開始し、 所定の時間を経過したら " 1 " を出力し再粘 着検知信号 1 0 8 を " 1 " とする。 このように比較器 7 0の出力が

" 0 " となった時点からオンディ レイ 8 8が動作するようにすることで、 オンディ レイ 8 8の設定時間は数百 m s程度と短くでき、 空転を誤検知 してもすぐに再粘着を検知できるため、 トルクの利用率の低下を最小限 に抑えることが可能である。 また、 ブレーキ時に滑走が発生した場合は、 滑走検出部 1 0で滑走を検出し、 上記空転の場合と同様に トルク電流制 御量△ I q pを演算する。 尚、 第 9図に示した実施例は、 誘導電動機の 制御台数が複数有る点や、 関数発生器やトルク電流復帰量演算器を空転 と滑走それぞれの場合に設けている等の点で第 1 の実施例と構成が異な るが、 動作は第 6図〜第 8図と同様である。 産業上の利用可能性 本発明によれば、 車輪が空転， 滑走したときに確実に再粘着点を見つ けることができ、 それに応じてべク トル制御の高速応答を活かして電動 機トルク電流成分を速やかに戻すことができ、 これにより、 雨天など粘 着係数の低い状況においても物理的な粘着限界までトルクを有効活用で きるので、 可能な限リ電気車の加減速度を高くすることが可能となる。

したがって、 本発明は、 空転 · 滑走が頻繁に発生する鉄道の電気車の 制御への利用に最も適している。 しかし、 更にその発明の応用範囲を広 げるなら電気自動車へも適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 電動機の一次電流を励磁電流成分と トルク電流成分に分けそれぞれ に相当する各指令値に基づき制御するべク トル制御ィンバータにより、 電気車の車輪を駆動する電動機を制御する電気車の制御装置において、 車輪速度 （それに比例する電動機のロータ周波数も含む） を検出する手 段と、 該検出の車輪速度の微分値 （時間変化率） 及び 2回微分値に基づ いて前記トルク電流成分指令値を調整する手段とを備えたことを特徴と する電気車の制御装置。

2 . 電動機の一次電流を励磁電流成分と トルク電流成分に分けそれぞれ に相当する各指令値に基づき制御するべク トル制御ィンバータにより、 電気車の車輪を駆動する電動機を制御する電気車の制御装置において、 車輪速度 （それに比例する電動機のロータ周波数も含む） を検出する手 段と、 該検出の車輪速度の微分値 （時間変化率） とその微分値の変曲点 に基づいて前記トルク電流成分指令値を調整する手段とを備えたことを 特徴とする電気車の制御装置。

3 . 電動機の一次電流を励磁電流成分と トルク電流成分に分けそれぞれ に相当する各指令値に基づき制御するべク トル制御ィンバータにより、 電気車の車輪を駆動する電動機を制御する電気車の制御装置において、 車輪速度 （それに比例する電動機のロータ周波数も含む） を検出する手 段と、 該検出の車輪速度の微分値 （時間変化率） に基づいて車輪の空転， 滑走を検知する手段と、 前記検出の車輪速度の微分値及び 2回微分値に 基づいて車輪が再粘着したことを検知する手段と、 前記両検知手段に応 じて前記トルク電流成分指令値を調整する手段とを備えたことを特徴と する電気車の制御装置。

4 . 請求項 3において、 前記車輪の空転， 滑走の検知手段は、 電気車に 加速の指令が与えられている場合には車輪速度の微分値が正の所定の値 より大きいことにより空転が検知され、 電気車に減速の指令が与えられ ている場合には車輪速度の微分値が負の所定の値よリ小さいことによリ 滑走が検知されるようにしたことを特徴とする電気車の制御装置。

5 . 請求項 3において、 前記車輪の再粘着の検知手段は、 電気車に加速 の指令が与えられている場合には車輪速度の微分値が負の値かつ 2回微 分値が正となることで検知され、 電気車に減速の指令が与えられている 場合には車輪速度の微分値が正の値かつ 2回微分値が負となることで検 知されるようにしたことを特徴とする電気車の制御装置。

6 . 請求項 3〜 5の何れかにおいて、 前記トルク電流成分指令値を調整 する手段は、 空転， 滑走が検知され再粘着が検知されるまでの間は前記 トルク電流指令値の基準値に対して絶対値を減少させ、 再粘着検知後に は、 前記基準となる トルク電流指令値に向かって トルク電流指令値を戻 すように調整されるようにしたことを特徴とする電気車の制御装置。

7 . 請求項 6において、 前記トルク電流指令値の絶対値の減少量は、 そ の時点の車輪速度の微分値に応じて変化させるようにしたことを特徴と する電気車の制御装置。

8 . 請求項 6において、 前記空転， 滑走検知手段からの空転， 滑走検知 信号が出力されてから所定時間が経過しても前記再粘着検知手段からの 再粘着検知信号が出力されない場合には再粘着を検知したとみなす手段 を備えたことを特徴とする電気車の制御装置。

9 . 請求項 6において、 前記空転， 滑走検知手段からの空転， 滑走検知 信号が出力の終了後から所定時間が経過しても前記再粘着検知手段から の再粘着検知信号が出力されない場合には再粘着を検知したとみなす手 段を備えたことを特徴とする電気車の制御装置。

1 0 . 請求項 1〜 3記載の車輪速度の微分値は、 現時点の車輪速度と所 定時間前の車輪速度の差から演算され、 前記 2回微分値は、 現時点の微 分値と所定時間前の微分値との差から演算されるようにしたことを特徴 とする電気車の制御装置。

1 1 . 電気車の車輪を駆動する誘導電動機をインバータにより制御する 電気車の再粘着制御装置において、 車輪速度 （それに比例する前記誘導 電動機のロータ周波数も含む） を検出する手段と、 該検出の車輪速度の 微分値 （時間変化率） に基づいて車輪の空転， 滑走を検知する手段と、 前記検出の車輪速度の微分値及び 2回微分値に基づいて車輪が再粘着し たことを検知する手段と、 前記両検知手段に応じて前記誘導電動機の電 流を前記ィンバ一タにより制御する手段とを備えたことを特徴とする電 気車の再粘着制御装置。